DE10337457B3 - Compensation MOS-transistor component with Schottky contact between common electrode for both source zone and body zone and drift zone - Google Patents

Compensation MOS-transistor component with Schottky contact between common electrode for both source zone and body zone and drift zone Download PDF

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Abstract

The MOS-transistor component has a semiconductor body (100) provided with a drain zone (10), bordered by a drift zone (12) with a lower doping concentration, a relatively spaced source zone (20), a body zone (30) between the source zone and the drain zone of opposite conductivity type and a compensation zone (32) extending into the drift zone from the body zone. A Schottky contact is provided between a common electrode (50) for both the source zone and the body zone and the drift zone. An independent claim for a vertical semiconductor component with an integrated cell field of parallel transistor cells is also included.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein nach dem Kompensationsprinzip funktionierendes MOS-Transistorbauelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und des Anspruchs 2 sowie ein vertikales Halbleiterbauelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.The The present invention relates to a compensation principle functioning MOS transistor device according to the preamble of the claim 1 and of claim 2 and a vertical semiconductor device according to the preamble of claim 9.

Kompensationsbauelemente basieren darauf, dass in deren Driftzone komplementär zueinander dotierte Halbleiterzonen vorhanden sind, die sich im Sperrfall gegenseitig an Ladungsträgern ausräumen, wobei die Driftzone selbst eine dieser komplementär dotierten Zonen bilden kann. Derartige Bauelemente sind hinlänglich bekannt und beispielsweise in der US-A-4,754,310 oder US-A-6,097,063 beschrieben.compensation components are based on that in their drift zone complementary to each other doped semiconductor zones are present, which mutually in the case of blocking on load carriers dispel, the drift zone itself being one of these complementarily doped Can form zones. Such components are well known and for example in US-A-4,754,310 or US-A-6,097,063.

Bei MOS-Transistoren ist durch die Abfolge der Drain-Zone und der Driftzone, der Body-Zone und der Source-Zone ein parasitärer Bipolartransistor vorhanden, der bei einem n-leitenden MOS-Transistor ein npn-Bipolartransistor und bei einem p-leitenden MOS-Transistor ein pnp-Bipolartransistor ist. Um ein Einschalten dieses parasitären Bipolartransistors und damit eine Reduktion der Sperrspannung wirksam zu verhindern, ist es bekannt, die Source-Zone und die Body-Zone kurzzuschließen, was dazu führt, dass zwischen Source und Drain eine Diode mit einem pn-Übergang gebildet ist, die bei Anlegen einer Betriebsspannung in Rückwärtsrichtung leitet. Anlegen einer Betriebsspannung in Rückwärtsrichtung bedeutet in diesem Zusammenhang, dass bei einem n-leitenden Transistor eine positive Spannung zwischen Source und Drain-angelegt wird.at MOS transistors is characterized by the sequence of the drain zone and the drift zone, the body zone and the source zone a parasitic bipolar transistor present in the case of an n-type MOS transistor, an npn bipolar transistor and at a p-type MOS transistor is a pnp bipolar transistor. To turn on this parasitic Bipolar transistor and thus a reduction of the reverse voltage effective To prevent it, it is known the source zone and the body zone short-circuit, which leads to, that between source and drain a diode with a pn junction is formed, which conducts upon application of an operating voltage in the reverse direction. Applying an operating voltage in the reverse direction means in this Context that with an n-type transistor a positive Voltage between source and drain is applied.

Nachteilig an einer solchen – auch als Body-Diode bezeichneten – Diode ist, dass in leitendem Zustand, also bei Betrieb des Transistors in Rückwärtsrichtung Ladungsträger in deren pn-Übergang gespeichert werden, die bei einer Rückkehr in den "Vorwärtsbetrieb" – also bei Anlegen einer positiven Spannung zwischen Drain und Source bei einem n-leitenden MOSFET – da für sorgen, dass das Bauelement auch dann noch für eine gewisse Zeit leitet, wenn das Bauelement sperren soll. Im sperrenden Vorwärtsbetrieb, wenn die Gate-Elektrode nicht angesteuert ist, liegt eine diesen pn-Übergang zwischen Body-Zone und Driftzone sperrende Spannung zwischen Source und Drain an.adversely on such - too called body diode - diode is that in a conductive state, so when the transistor is operating in reverse direction charge carrier stored in their pn junction that will be on a return in the "forward mode" - ie when applying a positive voltage between the drain and the source of an n-type MOSFET - to make sure that the component still conducts for a certain time, even if to block the device. In blocking forward operation, when the gate electrode is not driven, there is a pn transition between body zone and drift zone blocking voltage between source and drain.

Um diese Speicherladung zu reduzieren, ist es bekannt, die Lebensdauer der Ladungsträger im Bereich des die Freilaufdiode bildenden pn-Übergangs zwischen Body-Zone und Driftzone durch den Einbau von Rekombinationszentren zu verringern. Solche Rekombinationszentren können beispielsweise durch die Eindiffusion von Schwermetallatomen, wie Platin oder Gold, durch Protonenbestrahlung oder über eine ganzflächige Elektronenbestrahlung erzeugt werden.Around To reduce this storage charge, it is known the life the charge carrier in the region of the free-wheeling diode forming pn junction between body zone and drift zone through the incorporation of recombination centers. Such Recombination centers can for example, by the diffusion of heavy metal atoms, such as Platinum or gold, by proton radiation or via a whole-area Electron radiation can be generated.

Derartige Rekombinationszentren führen allerdings zu erhöhten Leckströmen im Sperrbetrieb, also dann, wenn eine Spannung in Vorwärtsrichtung zwischen Drain und Source, jedoch keine zur leitenden Ansteuerung geeignetes Potential am Gate anliegt.such Lead recombination centers but to increased leakage currents in the blocking mode, that is, when a voltage in the forward direction between Drain and source, but not suitable for conducting control Potential is applied to the gate.

Außerdem können solche Rekombinationszentren zu einer Verringerung der Ladungsträgerbeweglichkeit beitragen, wodurch der Einschaltwiderstand des Bauelements steigt und wodurch die statischen Verluste des Bauelements zunehmen. Weiterhin können die Rekombinationszentren ein Driften der elektrischen Parameter des Bauelements begünstigen.In addition, such Recombination centers to a reduction of the charge carrier mobility contribute, whereby the on-resistance of the device increases and whereby the static losses of the device increase. Farther can the recombination centers drift the electrical parameters favor of the device.

Aus der DE 100 26 740 C2 ist es bekannt, bei einem vertikalen MOS-Transistor das Body-Gebiet floatend anzuordnen und zwischen der Source-Elektrode und der Driftzone eine Schottky-Diode vorzusehen, die bei Betrieb des MOS-Transistors in Rückwärtsrichtung als Freilaufdiode wirkt. Bei derartigen Schottky-Dioden treten im Gegensatz zu pn-Dioden keine Speicherladungen auf. Da die Einsatzspannung einer solchen Schottky-Diode niedriger ist als die Einsatzspannung der zwischen Body-Zone und Driftzone gebildeten pn-Diode wird diese pn-Diode bei dem bekannten Bauelement nicht oder nur wenig leitend, wodurch der Rückwärtsstrom über die Schottky-Diode fließt und die Speicherladung erheblich reduziert wird.From the DE 100 26 740 C2 It is known to arrange the body region floating in a vertical MOS transistor and to provide a Schottky diode between the source electrode and the drift zone which acts as a free-wheeling diode when the MOS transistor is operated in the reverse direction. With Schottky diodes of this type, no storage charges occur in contrast to pn diodes. Since the threshold voltage of such a Schottky diode is lower than the threshold voltage of the pn diode formed between the body zone and the drift zone, this pn diode in the known device is not or only slightly conductive, whereby the reverse current flows through the Schottky diode and the Storage capacity is significantly reduced.

Ein vertikaler Leistungs-MOSFET mit einer Vielzahl gleichartig aufgebauter Transistorzellen und einer parallel zu Source und Drain angeordneten Schottky-Diode ist außerdem in der US 6,351,018 B1 beschrieben.A vertical power MOSFET having a multiplicity of identically constructed transistor cells and a Schottky diode arranged parallel to the source and drain is also disclosed in US Pat US 6,351,018 B1 described.

Die US 6,133,107 beschreibt ebenfalls einen vertikalen MOSFET mit einer parallel zu Source und Drain liegenden Schottky-Diode, wobei diese Schottky-Diode durch einen Schottky-Kontakt zwischen der Source-Elektrode und einem bis an die Source-Elektrode reichenden Abschnitt der Driftzone gebildet ist. Dieser die Source-Elektrode kontaktierende Abschnitt der Driftzone ist zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit von einem ringförmigen dotierten Abschnitt umgeben, der komplementär zu der Driftzone dotiert ist.The US 6,133,107 also describes a vertical MOSFET having a Schottky diode connected in parallel with source and drain, this Schottky diode being formed by a Schottky contact between the source and a portion of the drift region reaching to the source. This source-electrode contacting portion of the drift region is surrounded by an annular doped portion doped complementary to the drift region to increase the withstand voltage.

Die Funktionsweise solcher Abschnitte, die komplementär zu der den Schottky-Kontakt bildenden Halbleiterzone dotiert sind, zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit der Schottky-Diode ist ausführlich in der DE 197 40 195 C2 , der US 4,982,260 oder der US 4,641,174 erläutert.The operation of those portions doped complementary to the Schottky contact forming semiconductor region to increase the withstand voltage of the Schottky diode is described in detail in US Pat DE 197 40 195 C2 , of the US 4,982,260 or of the US 4,641,174 explained.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein nach dem Kompensationsprinzip funktionierendes MOS-Transistorbauelement zur Verfügung zu stellen, das ein verbessertes Verhalten bei einem Übergang vom Rückwärtsbetrieb in den Vorwärtsbetrieb aufweist ohne dass dessen übrige elektrische Parameter, wie insbesondere der Einschaltwiderstand oder die Durchbruchspannung im Sperrbetrieb, negativ beeinflusst werden.aim It is the present invention, according to the compensation principle functioning MOS transistor device available provide improved behavior in a transition from reverse operation in the forward mode without the rest of its electrical parameters, in particular the on-resistance or the breakdown voltage in the blocking mode, negatively affected become.

Dieses Ziel wird durch ein Halbleiterbauelement gemäß der Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This The object is achieved by a semiconductor device according to the features of claims 1 and 2 solved. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Das MOS-Halbleiterbauelement nach der Erfindung umfasst eine in einem Halbleiterkörper angeordnete Drain-Zone eines ersten Leitungstyps, eine sich an die Drain-Zone anschließende, schwächer als diese Drain-Zone dotierte Driftzone des ersten Leitungstyps, wenigstens eine beabstandet zu der Drain-Zone angeordnete Source-Zone des ersten Leitungstyps und wenigstens eine zwischen der Source-Zone und der Driftzone angeordnete Body-Zone eines zweiten Leitungstyps, wobei die Source-Zone und die Body-Zone durch eine gemeinsame Anschlusselektrode kontaktiert sind. Das Bauelement umfasst außerdem eine isoliert gegenüber dem Halbleiterkörper angeordnete Gate-Elektrode und wenigstens eine sich an die Body-Zone anschließende und in die Driftzone erstreckende Kompensationszone des ersten Leistungstyps. Die Body-Zone, die Driftzone und die wenigstens eine Kompensationszone sind dabei so ausgebildet, dass sich ein Abschnitt der Driftzone benachbart zu der Body-Zone und zu wenigstens einer Kompensationszone bis an die Anschlusselektrode erstreckt, wobei zwischen der Anschlusselektrode und der Driftzone ein Schottky-Kontakt ausgebildet ist.The MOS semiconductor device according to the invention comprises one in one Semiconductor body arranged drain zone of a first conductivity type, a to the Drain zone subsequent, weaker than this drain zone doped drift zone of the first conductivity type, at least a spaced apart from the drain zone source region of the first conductivity type and at least one disposed between the source zone and the drift zone Body zone of a second conductivity type, wherein the source zone and the body zone are contacted by a common connection electrode. The component also includes an isolated opposite the semiconductor body arranged gate electrode and at least one subsequent to the body zone and in the drift zone extending compensation zone of the first power type. The body zone, the drift zone and the at least one compensation zone are designed so that a section of the drift zone adjacent to the body zone and to at least one compensation zone to the terminal electrode extends, wherein between the terminal electrode and the drift zone a Schottky contact is formed.

Bei dem erfindungsgemäßen Bauelement ist parallel zu der Body-Diode, die durch den pn-Übergang zwischen der Body-Zone und der Kompensationszone und der Driftzone gebildet ist, eine Schottky-Diode gebildet, die eine verbesserte Rückstromcharakteristik bewirkt, da die Schottky-Diode einen Rückstrom des Bauelements übernimmt noch bevor die Einsatzspannung der Body-Diode erreicht wird. Da in der Schottky-Diode keine Speicherladung auftritt, wird die in der Body-Diode gespeicherte Ladung erheblich reduziert, woraus ein schneller Übergang vom Rückwärtsbetrieb in den Vorwärtsbetrieb gewährleistet werden kann.at the device according to the invention is parallel to the body diode passing through the pn junction between the body zone and the compensation zone and the drift zone is formed, a Schottky diode formed, which improved Reverse current characteristics causes, as the Schottky diode takes over a return current of the device even before the threshold voltage of the body diode is reached. There in the Schottky diode no storage charge occurs, the in the body diode stored charge significantly reduced, resulting in a fast transition from reverse operation in the forward mode guaranteed can be.

Die Schottky-Diode ist durch den Abschnitt der Driftzone, der sich bis an die Anschlusselektrode erstreckt, gebildet, wobei die Anschlusselektrode vollständig aus einem Schottky-Metall bestehen kann oder wobei zwischen der Anschlusselektrode und diesem Abschnitt der Driftzone eine geeignete Schottky-Metall-Schicht vorgesehen werden kann.The Schottky diode is through the section of the drift zone, which is up to extends to the terminal electrode, formed, wherein the terminal electrode completely off may consist of a Schottky metal or wherein between the terminal electrode and providing a suitable Schottky metal layer to this portion of the drift zone can be.

Die benachbart zu diesem sich bis an die Anschlusselektrode erstreckenden Abschnitt der Driftzone angeordnete Body-Zone und wenigstens eine Kompensationszone, die komplementär zu der Driftzone dotiert sind, bilden eine Schutzstruktur für die Schottky-Diode zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit der Schottky-Diode. Bei dem erfindungsgemäßen Bauelement werden somit die Body-Zone und die bei einem Kompensationsbauelement ohnehin vorhandene wenigstens eine Kompensationszone in vorteilhafter Weise zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit einer in dem Bauelement gebildeten Schottky-Diode genutzt. Die Body-Zone und die wenigstens eine Kompensationszone sind dabei vorteilhafterweise so ausgebildet, dass sie den Abschnitt der Driftzone, der sich bis an die Anschlusselektrode erstreckt ringförmig umgeben.The adjacent to this extending to the terminal electrode Section of the drift zone arranged body zone and at least one compensation zone, the complementary doped to the drift zone form a protective structure for the Schottky diode to increase the dielectric strength of the Schottky diode. In the device according to the invention Thus, the body zone and the compensation for a component anyway present at least one compensation zone in an advantageous Way to increase the withstand voltage of a Schottky diode formed in the device used. The body zone and the at least one compensation zone are advantageously designed so that they the section the drift zone, which extends up to the terminal electrode annularly surrounded.

Die zusätzlich zu der Body-Diode vorhandene Schottky-Diode beeinflusst die übrigen elektrischen Parameter des Bauelements, insbesondere den Einschaltwiderstand oder die Spannungsfestigkeit, nicht.The additionally to the body diode existing Schottky diode affects the remaining electrical Parameter of the device, in particular the on-resistance or the dielectric strength, not.

Da diese zusätzliche Diode in einem Bereich gebildet ist, der zu der wenigstens einen Kompensationszone und der Body-Zone benachbart ist, wird die Spannungsfestigkeit dieser Diode im Sperrbetrieb durch diese Halbleiterzonen erhöht, da die wenigstens eine Kompensationszone und die Body-Zone im Bereich dieser Diode die elektrischen Feldstärken im Bereich des Übergangs zwischen der Driftzone und der Anschlusselektrode entsprechend dem Mechanismus reduzieren, der in der oben erläuterten DE 197 40 195 C2 beschrieben ist.Since this additional diode is formed in an area adjacent to the at least one compensation zone and the body zone, the withstand voltage of this diode in the blocking operation is increased by these semiconductor zones, since the at least one compensation zone and the body zone in the region of this diode reduce the electric field strengths in the region of the transition between the drift zone and the terminal electrode according to the mechanism described in the above DE 197 40 195 C2 is described.

Anstelle eines Schottky-Kontakts kann zwischen der Anschlusselektrode und dem sich bis an die Anschlusselektrode erstreckenden Abschnitt der Driftzone auch eine komplementär zu der Driftzone und schwächer als die Body-Zone dotierte Halbleiterschicht vorgesehen werden, wie dies Gegendstand des Anspruchs 2 ist. Bei diesem Bauelement ist parallel zu der Body-Diode eine pn-Diode mit einem schwach dotierten Emitter gebildet, die eine niedrigere Einsatzspannung wie die Body-Diode besitzt und die beim Einschalten weniger Minoritätsladungsträger in die Driftzone injiziert, wodurch das Problem der Speicherladung ebenfalls reduziert ist.Instead of a Schottky contact may be between the terminal electrode and the extending to the terminal electrode portion of the drift zone also a complementary one to the drift zone and weaker as the body zone doped semiconductor layer are provided as this is the state of the claim 2. In this component is parallel to the body diode, a pn diode with a weakly doped Emitter formed, which has a lower threshold voltage as the body diode and the when turning on less minority carriers in the Driftzone injected, which causes the problem of storage charge as well is reduced.

Vorzugsweise ist bei dem Bauelement die Dotierung der Body-Zone und der wenigstens einen Kompensationszone so auf die Dotierung der Source-Zone und der Driftzone abgestimmt sind, dass sich diese Zonen bei anliegender Sperrspannung vollständig von Ladungsträgern ausräumen können.In the case of the component, the doping of the body zone and the at least one compensation zone are preferably matched to the doping of the source zone and the drift zone These zones can completely clear out of carriers with applied reverse voltage.

Das Halbleiterbauelement kann als vertikales Bauelement ausgebildet sein, bei dem die Drain-Zone in vertikaler Richtung beabstandet zu der Source-Zone angeordnet ist und ein Laststrom die Driftzone im Wesentlichen in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers durchfließt, oder als laterales Bauelement ausgebildet sein, bei dem die Drain-Zone in lateraler Richtung des Halbleiterkörpers beabstandet zu der Source-Zone angeordnet ist und ein Laststrom die Driftzone im Wesentlichen in lateraler Richtung des Halbleiterkörpers durchfließt.The Semiconductor component can be designed as a vertical component be spaced in which the drain zone in the vertical direction is arranged to the source zone and a load current, the drift zone flows through substantially in the vertical direction of the semiconductor body, or be formed as a lateral component, wherein the drain zone in the lateral direction of the semiconductor body spaced from the source zone is arranged and a load current, the drift zone substantially in flows through the lateral direction of the semiconductor body.

Die Kompensationszonen können in beiden Fällen säulenförmig oder plattenförmig ausgebildet sein und sich in ihrer Längsrichtung in der Laststromrichtung – bei einem vertikalen Bauelement also in senkrechter Richtung des Halbleiterkörpers und bei einem lateralen Bauelement in lateraler Richtung des Halbleiterkörpers erstrecken.The Compensation zones can in both cases columnar or plate-shaped be formed and in the longitudinal direction in the load current direction - at a vertical component thus in the vertical direction of the semiconductor body and extend at a lateral component in the lateral direction of the semiconductor body.

Vorzugsweise nimmt die Dotierungskonzentration der wenigstens einen Kompensationszone in Richtung der Anschlusselektrode zu.Preferably takes the doping concentration of the at least one compensation zone in the direction of the connection electrode.

Leistungs-MOS-Transistoren sind üblicherweise zellenartig mit einer Vielzahl gleichartig aufgebauter, parallel geschalteter Transistorzellen aufgebaut, wobei jede Zelle eine integrierte Body-Diode umfasst. Abhängig vom Verwendungszweck eines solchen Bauelements besteht die Möglichkeit, bei allen oder nur bei einigen der Transistorzellen eines solchen Zellenfeldes eine zusätzliche Schottky-Diode oder eine zusätzliche Diode mit schwach dotiertem Emitter vorzusehen.Power MOS transistors are common Cell-like with a multitude of similar structure, parallel switched transistor cells, each cell has an integrated Body diode includes. Dependent the intended purpose of such a device is the possibility of in all or only some of the transistor cells of such Cell field an additional Schottky diode or an additional Provide diode with weakly doped emitter.

Vorzugsweise werden die Randzellen eines solchen Zellenfeldes als Zellen mit einer solchenzusätzlichen Bypass-Diode ausgebildet, da insbesondere die Randbereiche herkömmlicher Bauelemente im Rückwärtsbetrieb mit Ladungsträgern überschwemmt werden, was durch die erfindungsgemäße Struktur verhindert wird.Preferably become the border cells of such a cell field as cells with such an extra Bypass diode formed because in particular the edge areas of conventional Components in reverse operation flooded with carriers be, which is prevented by the structure according to the invention.

Die vorliegende Erfindung wir nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand von Figuren näher erläutert.The The present invention will be described below in exemplary embodiments with reference to FIG Figures explained in more detail.

1 zeigt einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen vertikalen Halbleiterbauelements in Seitenansicht im Querschnitt. 1 shows a section of a vertical semiconductor device according to the invention in a side view in cross section.

2 zeigt einen Querschnitt durch das Bauelement gemäß 1 für den Fall einer rechteckförmigen Zellengeometrie. 2 shows a cross section through the device according to 1 in the case of a rectangular cell geometry.

3 zeigt einen Querschnitt durch das Bauelement gemäß 1 für den Fall einer streifenförmigen Zellengeometrie. 3 shows a cross section through the device according to 1 in the case of a striped cell geometry.

4 zeigt einen Ausschnitt eines Ausführungsbeispiels eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfin dungsgemäßen vertikalen Halbleiterbauelements in Seitenansicht im Querschnitt. 4 shows a section of an embodiment of another embodiment of the inventions to the invention vertical semiconductor device in side view in cross section.

5 zeigt einen Ausschnitt eines ersten erfindungsgemäßen lateralen Halbleiterbauelements in perspektivischer Ansicht im Querschnitt (5a) und im Querschnitt durch eine in dem Bauelement gebildete Diodenstruktur. 5 shows a section of a first lateral semiconductor component according to the invention in a perspective view in cross section ( 5a ) and in cross section through a diode structure formed in the device.

6 zeigt einen Ausschnitt eines zweiten erfindungsgemäßen lateralen Halbleiterbauelements in perspektivischer Ansicht im Querschnitt. 6 shows a section of a second lateral semiconductor device according to the invention in a perspective view in cross section.

7 zeigt einen Ausschnitt eines dritten erfindungsgemäßen lateralen Halbleiterbauelements in perspektivischer Ansicht im Querschnitt (7a) und im Querschnitt durch eine in dem Bauelement gebildete Diodenstruktur (7b). 7 shows a section of a third lateral semiconductor component according to the invention in a perspective view in cross section (FIG. 7a ) and in cross-section through a diode structure formed in the device ( 7b ).

8 zeigt einen Ausschnitt eines ersten erfindungsgemäßen lateralen Halbleiterbauelements in perspektivischer Ansicht im Querschnitt (8a) und im Querschnitt durch eine in dem Bauelement gebildete Diodenstruktur (8b). 8th shows a section of a first lateral semiconductor component according to the invention in a perspective view in cross section ( 8a ) and in cross-section through a diode structure formed in the device ( 8b ).

In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile und Halbleiterzonen mit gleicher Bedeutung.In denote the figures, unless otherwise indicated, like reference numerals same parts and semiconductor zones with the same meaning.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren für einen n-leitenden MOS-Transistor erläutert.The Invention is based on the following figures for a n-type MOS transistor explained.

1 zeigt einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen zellenartig aufgebauten vertikalen MOS-Transistorbauelements, dessen Struktur sich nach links und rechts des dargestellten Ausschnitts wiederholt. 2 zeigt einen Querschnitt durch das Bauelement in 1 in der in 1 eingezeichneten Schnittebene A-A für eine Transistorzelle mit einem rechteckförmigen, insbesondere quadratischen, Design, bei dem die Source- und Body-Zone 20, 30 in Draufsicht eine rechteckförmige Geometrie besitzen und bei dem die Gate-Elektrode 70 eine rechteckförmige Aussparung aufweist. 3 zeigt einen Schnitt durch die Schnittebene A-A für eine Transistorzelle mit Streifen-Design, bei dem die Source- und Body-Zone 20, 30 als langgestreckte Streifen ausgebildet sind. 1 shows a section of a cell-like constructed vertical MOS transistor device according to the invention, whose structure is repeated to the left and right of the section shown. 2 shows a cross section through the device in 1 in the in 1 drawn sectional plane AA for a transistor cell having a rectangular, in particular square, design in which the source and body zone 20 . 30 have in plan view a rectangular geometry and in which the gate electrode 70 has a rectangular recess. 3 shows a section through the sectional plane AA for a transistor cell with stripe design, in which the source and body zone 20 . 30 are designed as elongated strips.

Das Bauelement umfasst einen Halbleiterkörper 100 der im Bereich seiner Rückseite 102 eine stark n-dotierte Drain-Zone 10 aufweist, an die sich in Richtung seiner Vorderseite 101 eine schwächer n-dotierte Driftzone 12 anschließt. Im Bereich der Vorderseite 101 ist wenigstens eine n-dotierte Source-Zone 20 vorhanden, die in dem Halbleiterkörper von einer p-dotierten Body-Zone 30 umgeben ist. An diese Body-Zone 30 schließt sich eine p-dotierte Kompensationszone 32 an, die sich in vertikaler Richtung in die Driftzone 12 hineinerstreckt und die beabstandet zu der n-dotierten Drain-Zone 10 endet.The component comprises a semiconductor body 100 in the area of his back 102 a heavily n-doped drain zone 10 which points towards its front 101 a weaker one n-doped drift zone 12 followed. In the area of the front 101 is at least one n-doped source zone 20 present in the semiconductor body of a p-doped body zone 30 is surrounded. To this body zone 30 closes a p-doped compensation zone 32 in the vertical direction in the drift zone 12 extends and spaced to the n-type drain region 10 ends.

Das Bauelement umfasst weiterhin eine Gate-Elektrode 40, die durch eine Isolationsschicht 42 gegenüber dem Halbleiterkörper 100 isoliert ist und die in dem Beispiel oberhalb des Halbleiterkörpers 100 benachbart zu der Source-Zone 20, einem sich bis an die Vorderseite 101 erstreckenden Abschnitt der Body-Zone 30 und einem sich bis an die Vorderseite 101 erstreckenden Abschnitt der Driftzone 12 angeordnet ist. Die Gate-Elektrode 40 dient in hinlänglich bekannter Weise dazu, bei Anlegen eines geeigneten Ansteuerpotentials einen leitenden Kanal in der Body-Zone 30 zwischen der Source-Zone 20 und der Driftzone 12 zu erzeugen. Diese Gate-Elektrode 40 kann selbstverständlich auch in einem sich in vertikaler Richtung ausgehend von der Vorderseite 101 in den Halbleiterkörper 100 hinein erstreckenden Graben ausgebildet sein.The device further comprises a gate electrode 40 passing through an insulation layer 42 opposite to the semiconductor body 100 is isolated and in the example above the semiconductor body 100 adjacent to the source zone 20 one up to the front 101 extending section of the body zone 30 and one up to the front 101 extending section of the drift zone 12 is arranged. The gate electrode 40 serves in a well-known manner, upon application of a suitable drive potential, a conductive channel in the body zone 30 between the source zone 20 and the drift zone 12 to create. This gate electrode 40 can of course also in a vertical direction starting from the front 101 in the semiconductor body 100 be formed in extending trench.

Die Source-Zone 20 und die Body-Zone 30 sind in dem Ausführungsbeispiel an der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers gemeinsam durch eine Anschlusselektrode 50 kontaktiert, die die Source-Elektrode des Bauelementes bildet. Die Drain-Zone 10 ist durch einen – in 1 nur schematisch dargestellten – Drain-Anschluss D kontaktiert.The source zone 20 and the body zone 30 are in the embodiment at the front 101 of the semiconductor body together by a connection electrode 50 contacted, which forms the source electrode of the device. The drain zone 10 is through a - in 1 only shown schematically - contacted drain D connection.

Im Vorwärtsbetrieb des Bauelementes, also bei Anlegen einer positiven Spannung zwischen dem Drain-Anschluss D und dem Source-Anschluss S ist der pn-Übergang zwischen der Body-Zone 30 und der Driftzone 12 in Sperrrichtung gepolt. Das Bauelement leitet und sperrt in diesem Zustand abhängig von einer an der Gate-Elektrode 40 anliegenden Ansteuerspannung. Die Dotierungskonzentration der p-dotierten Body-Zone 30 und der p-dotierten Kompensationszone 32 ist so auf die Dotierungskonzentrationen der n-dotierten Source-Zone 20 und der n-dotierten Driftzone 12 abgestimmt, dass bei sperrend angesteuerter Gate-Elektrode 40 und Anliegen einer maximal zulässigen Sperrspannung sich diese komplementär zueinander dotierten Halbleiterzonen vollständig gegenseitig ausräumen.In forward operation of the device, ie when applying a positive voltage between the drain terminal D and the source terminal S is the pn junction between the body zone 30 and the drift zone 12 Poled in the reverse direction. The device conducts and locks in this state depending on one at the gate electrode 40 applied drive voltage. The doping concentration of the p-doped body zone 30 and the p-doped compensation zone 32 is so on the doping concentrations of the n-doped source zone 20 and the n-doped drift zone 12 matched, that with blocking driven gate electrode 40 and concerns a maximum permissible reverse voltage completely cancel each other out complementary doped semiconductor zones.

Im Rückwärtsbetrieb des Bauelementes, also bei Anlegen einer positiven Spannung zwischen dem Source-Anschluss S und dem Drain D ist der pn-Übergang zwischen der Body-Zone 30 und der Kompensationszone 32 einerseits und der Driftzone 12 andererseits in Flussrichtung gepolt. Um in diesem Betriebszustand die Speicherung von Ladungsträgern im Bereich des pn-Übergangs, die beim Übergang in den Vorwärtsbetrieb wieder abgeführt werden müssten, zu verhindern, ist bei dem erfindungsgemäßen Bauelement eine Bypass-Diode parallel zu der Body-Diode gebildet.In reverse operation of the device, that is, when a positive voltage between the source terminal S and the drain D is applied, the pn junction between the body zone 30 and the compensation zone 32 on the one hand and the drift zone on the other 12 on the other hand poled in the flow direction. In order to prevent the storage of charge carriers in the region of the pn junction, which would have to be dissipated again during the transition to forward operation in this operating state, a bypass diode is formed parallel to the body diode in the component according to the invention.

Diese Bypass-Diode ist gebildet durch einen Abschnitt 14 der Driftzone 12, der sich benachbart zu der Kompensationszone 32 und der Body-Zone 30 bis an die Anschlusselektrode 50 er streckt, wobei die Body-Zone 30 und die sich daran anschließende Kompensationszone 32 diesen Abschnitt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ringförmig umschließen.This bypass diode is formed by a section 14 the drift zone 12 which is adjacent to the compensation zone 32 and the body zone 30 to the connection electrode 50 he stretches, taking the body zone 30 and the adjoining compensation zone 32 enclose this section in the illustrated embodiment annular.

Die Bypass-Diode kann als Schottky-Diode ausgebildet sein. In diesem Fall ist zwischen dem Driftzonenabschnitt 14 und der Anschlusselektrode ein Schottky-Kontakt gebildet, wobei die Anschlusselektrode zu diesem Zweck entweder aus einem Schottky-Material besteht, oder wobei zwischen der Anschlusselektrode 50 und dem Driftzonenabschnitt, vorzugsweise auf der Vorderseite 101 des Halbleiterkörpers 100 eine Schottky-Schicht 52 angeordnet ist, die in 1a gestrichelt dargestellt ist.The bypass diode may be formed as a Schottky diode. In this case, there is between the drift zone section 14 and the connection electrode forms a Schottky contact, wherein the connection electrode for this purpose either consists of a Schottky material, or wherein between the connection electrode 50 and the drift zone section, preferably on the front side 101 of the semiconductor body 100 a Schottky layer 52 is arranged in 1a is shown in dashed lines.

Alternativ besteht die Möglichkeit, die Bypass-Diode als Diode mit schwach dotiertem Emitter auszubilden. Bezugnehmend auf 1b, wird hierzu eine schwächer als die Body-Zone dotierte Halbleiterschicht 60 vom selben Leitungstyp wie die Body-Zone 30 und komplementär zu der Driftzone 14 dotiert ist, zwischen dem Driftzonenabschnitt 14 und der Anschlusselektrode 50 ausgebildet. Die Ausdehnung dieser Schicht 62 in Stromflussrichtung ist dabei geringer als die der Body-Zone 30.Alternatively, it is possible to form the bypass diode as a diode with a weakly doped emitter. Referring to 1b , This is a weaker than the body zone doped semiconductor layer 60 of the same conductivity type as the body zone 30 and complementary to the drift zone 14 is doped, between the drift zone section 14 and the connection electrode 50 educated. The extent of this layer 62 in the current flow direction is less than that of the body zone 30 ,

Die Geometrie des sich in den 1a und 1b durch die Kompensationszone 32 und die Bodyzone 30 erstreckenden Abschnittes 14 der Driftzone und gegebenenfalls der Halbleiterschicht 60 ist abhängig von der Zellengeometrie. Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer rechteckförmigen Zellenstruktur umgeben die Kompensationszone 32 und die Body-Zone 30 den sich säulenartig nach oben erstreckenden Abschnitt 14 der Driftzone 12 im Wesentlichen ringförmig. Zum besseren Verständnis ist in 2 gestrichelt auch die oberhalb der Source-Zone 20 liegende Kante der Gate-Elektrode 40 eingezeichnet.The geometry of itself in the 1a and 1b through the compensation zone 32 and the bodyzone 30 extending section 14 the drift zone and optionally the semiconductor layer 60 depends on the cell geometry. At the in 2 illustrated embodiment with a rectangular cell structure surrounding the compensation zone 32 and the body zone 30 the columnar upwardly extending section 14 the drift zone 12 essentially annular. For better understanding is in 2 Dashed also the above the source zone 20 lying edge of the gate electrode 40 located.

Bei einem streifenförmigen Zellendesign sind die Kompensationszone 32, die Body-Zone 30 und die Source-Zone 20 zweiteilig und in lateraler Richtung streifenförmig ausgebildet, wobei der über die Zwischenschicht 60 durch die Source-Elektrode 50 kontaktierte Abschnitt 14 der Driftzone 12 und gegebenenfalls die Halbleiterschicht 60 ebenfalls streifenförmig ausgebildet sind und wobei die beiden Abschnitte der Kompensationszone 32 und der Body-Zone 30 diesen Abschnitt 14 der Driftzone 12 beidseitig umgeben.For a strip-shaped cell design, the compensation zone is 32 , the body zone 30 and the source zone 20 in two parts and strip-shaped in the lateral direction, wherein the over the intermediate layer 60 through the source electrode 50 contacted section 14 the drift zone 12 and optionally the semiconductor layer 60 are also formed strip-shaped and wherein the two sections of the compensation zone 32 and the body zone 30 this section 14 the drift zone 12 surrounded on both sides.

Im Sperrbetrieb des Bauelementes also bei Anlegen einer positiven Spannung zwischen Drain D und Source S und nicht angesteuerter Gate-Elektrode 40 breitet sich ausgehend von der Body-Zone 30 und der Kompensationszone 32 eine Raumladungszone aus, die den schwach n-dotierten Kanal 14 zwischen den Abschnitten der Kompensationszone 32 und der Body-Zone 30 abschnürt, woraus eine erhöhte Sperrspannung der Bypass-Diode resultiert.In the blocking operation of the component thus when applying a positive voltage between the drain D and source S and not driven gate electrode 40 spreads starting from the body zone 30 and the compensation zone 32 a space charge zone comprising the weakly n-doped channel 14 between the sections of the compensation zone 32 and the body zone 30 pinch, resulting in an increased reverse voltage of the bypass diode results.

1 zeigt wie erläutert, eine Zelle eines zellenartigen aufgebauten MOS-Transistorbauelements. Es sei darauf hingewiesen, dass alle Zellen eines solchen Bauelementes entsprechend der in 1 dargestellten Zelle ausgebildet sein können. 1 As illustrated, a cell of a cell-type MOS transistor device is constructed. It should be noted that all cells of such a device according to the in 1 can be formed represented cell.

Weiterhin besteht, wie in 4 dargestellt ist, die Möglichkeit "herkömmliche" Transistorzellen, von denen eine im linken Teil des in 4 gezeigten Ausschnitts dargestellt ist, und die erfindungsgemäße Transistorzelle, die im rechten Teil des Ausschnitts in 4 dargestellt ist, gemeinsam vorzusehen. Die herkömmliche Transistorzelle weist im Gegensatz zu der erfindungsgemäßen Transistorzelle eine in lateraler Richtung durchgehende Body-Zone 30' auf, an die sich eine säulenförmige Kompensationszone 32' anschließt, die in lateraler Richtung ebenfalls durchgehend ausgebildet ist, während bei der erfindungsgemäßen Transistorzelle ein Kanal in der Kompensationszone 32 und der Body-Zone 30 vorgesehen ist, in dem sich ein Abschnitt 14 der Driftzone 12 in Richtung der Anschlusselektrode 50 erstreckt.Furthermore, as in 4 shown is the possibility of "conventional" transistor cells, one of which in the left part of the in 4 shown section, and the transistor cell according to the invention, in the right part of the section in 4 is shown to provide together. In contrast to the transistor cell according to the invention, the conventional transistor cell has a body zone which is continuous in the lateral direction 30 ' on to which a columnar compensation zone 32 ' connects, which is also formed continuously in the lateral direction, while in the inventive transistor cell, a channel in the compensation zone 32 and the body zone 30 is provided, in which a section 14 the drift zone 12 in the direction of the connection electrode 50 extends.

Wie bei einem herkömmlichen Bauelement, bei dem identisch aufgebaute Transistorzellen in einem Zellenfeld verwendet werden, werden die herkömmliche Transistorzelle und die erfindungsgemäße Transistorzelle durch eine gemeinsame Source-Elektrode S kontaktiert, und die Zellen besitzen eine gemeinsame Gate-Elektrode 40. Außerdem ist die Driftzone 12 und die Drain-Zone 10 allen Transistorzellen, also den herkömmlichen Transistorzellen und den erfindungsgemäßen Transistorzellen, gemeinsam.As in a conventional device using identically constructed transistor cells in a cell array, the conventional transistor cell and the transistor cell of the present invention are contacted by a common source S, and the cells have a common gate 40 , In addition, the drift zone 12 and the drain zone 10 All transistor cells, ie the conventional transistor cells and the transistor cells according to the invention, in common.

Vorteilhafterweise finden erfindungsgemäße Transistorzellen insbesondere im Randbereich eines Zellenfeldes, an den sich der Randabschluss anschließt, Verwendung.advantageously, find transistor cells according to the invention in particular in the edge region of a cell field, to which the Adjoins edge termination, Use.

5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelementes, das als lateraler MOSFET ausgebildet ist. 5a zeigt dabei einen Ausschnitt des Halbleiterbauelementes in perspektivischer Ansicht, und 5b zeigt einen Querschnitt durch die in 5a eingezeichnete Schnittlinie B-B. 5 shows an embodiment of a semiconductor device according to the invention, which is designed as a lateral MOSFET. 5a shows a section of the semiconductor device in a perspective view, and 5b shows a cross section through the in 5a drawn section line BB.

Das Bauelement umfasst einen Halbleiterkörper 200 mit einer n-dotierten Halbleiterschicht 212, die die Driftzone des Halbleiterbauelementes bildet. Im Bereich der Vorderseite 201 ist in dieser Driftzone eine p-dotierte Bodyzone 230 und in der Bodyzone 230 eine n-dotierte Source-Zone 220 vorgesehen. In lateraler Richtung des Halbleiterkörpers 200 beabstandet zu der Body-Zone 230 und der Source-Zone 220 ist eine n-dotierte Drain-Zone 210 im Bereich der Vorderseite 201 in der Driftzone 212 vorgesehen.The component comprises a semiconductor body 200 with an n-doped semiconductor layer 212 that forms the drift zone of the semiconductor device. In the area of the front 201 is a p-doped body zone in this drift zone 230 and in the bodyzone 230 an n-doped source zone 220 intended. In the lateral direction of the semiconductor body 200 spaced to the body zone 230 and the source zone 220 is an n-doped drain zone 210 in the area of the front 201 in the drift zone 212 intended.

Die Source-Zone 220 und die Body-Zone 230 sind durch eine Source-Elektrode 250 kontaktiert, die sich in die Vorderseite 201 des Halbleiterkörpers hinein erstreckt, um die Source-Zone 220 und die Body-Zone 230 kurzzuschließen. Die Drain-Zone 210 ist durch eine Drain-Elektrode 211, die in dem Ausführungsbeispiel auf die Vorderseite 201 des Halbleiterkörpers 200 aufgebracht ist, kontaktiert.The source zone 220 and the body zone 230 are through a source electrode 250 contacted, located in the front 201 of the semiconductor body extends to the source region 220 and the body zone 230 short-circuit. The drain zone 210 is through a drain electrode 211 in the embodiment on the front 201 of the semiconductor body 200 is applied, contacted.

Anschließend an die Body-Zone 230 sind in der Driftzone 212 mehrere beabstandet zueinander angeordnete Kompensationszonen 232A-232C angeordnet, wobei diese Kompensationszonen vom selben Leitungstyp wie die Body-Zone 230 und komplementär zu der Driftzone 212 dotiert sind. Diese Kompensationszonen 232A-232C sind in dem Ausführungsbeispiel als Schichten ausgebildet, die im Wesentlichen parallel zu der Vorderseite 201 des Halbleiterkörpers ausgebildet und in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers beabstandet zueinander angeordnet sind.After the body zone 230 are in the drift zone 212 a plurality of spaced apart compensation zones 232A-232C arranged, these compensation zones of the same conductivity type as the body zone 230 and complementary to the drift zone 212 are doped. These compensation zones 232A-232C are formed in the embodiment as layers that are substantially parallel to the front 201 are formed of the semiconductor body and spaced apart in the vertical direction of the semiconductor body.

Die Body-Zone 230 und die Source-Zone 220 sind so ausgebildet, dass sie entlang der langgestreckten Source-Elektrode 250 einen Abschnitt 270 im Anschluss an die Source-Elektrode 250 freilassen, im Bereich dessen sich ein Abschnitt 214 (siehe 5b) der Driftzone 212 bis an die Source-Elektrode 250 erstreckt. Vorzugsweise erstrecken sind auch die Kompensationszonen 232A-232C in diesem Abschnitt 270 bis an die Source-Elektrode 250, so dass bezugnehmend auf 5b in diesem Abschnitt 270 eine Schichtstruktur, bei der sich Kompensationszonen 232A-232C und Abschnitte 214 der Driftzone abwechseln im Anschluss an die Source-Elektrode 250 vorhanden ist. Zwischen den sich bis an die Source-Elektrode 250 erstreckenden Abschnitten 214 der Driftzone ist dabei in der bereits zuvor erläuterten Weise entweder ein Schottky-Kontakt gebildet, wozu die Source-Elektrode beispielsweise aus einem Schottky-Metall besteht, oder zwischen der Source-Elektrode 250 und dem sich bis an diese erstreckenden Abschnitt 214 der Driftzone ist eine schwächer dotierte Halbleiterschicht gebildet, die zusammen mit dem Abschnitt 214 der Driftzone eine Diode mit schwach dotiertem Emitter bildet.The body zone 230 and the source zone 220 are designed to be along the elongated source electrode 250 a section 270 following the source electrode 250 leave, in the area of which a section 214 (please refer 5b ) of the drift zone 212 to the source electrode 250 extends. Preferably also extend the compensation zones 232A-232C In this section 270 to the source electrode 250 , so referring to 5b In this section 270 a layered structure in which compensation zones 232A-232C and sections 214 the drift zone alternate following the source electrode 250 is available. Between itself down to the source electrode 250 extending sections 214 In this case, either a Schottky contact is formed in the drift zone in the manner already explained above, to which end the source electrode consists, for example, of a Schottky metal, or between the source electrode 250 and to this extending section 214 the drift zone is a weakly doped semiconductor layer formed, which together with the section 214 the drift zone forms a diode with a weakly doped emitter.

6 zeigt eine Abwandlung des anhand von 5 erläuterten Bauelements, wobei bei dem Bauelement gemäß 6 Kompensationszonen 232D-232K vorhanden sind, die sich an die Body-Zone 230 anschließen und die ebenfalls schichtartig ausgebildet sind. Diese, die Kompensationszonen bildenden p-dotierten Schichten 232D-232K verlaufen im Gegensatz zu den Schichten 232A-232C in 5 im Wesentlichen senkrecht zu der Vorderseite 201 des Halbleiterkörpers 200. In diesem Ausführungsbeispiel gemäß 6 erstreckt sich ein Abschnitt 214 der Driftzone 212 zwischen zwei Kompensationszonen 232G, 232H durch die Body-Zone 230 bis an die Source-Elektrode 250, wobei zwischen dieser Source-Elektrode 250 und diesem Abschnitt 214 der Driftzone ein Schottky-Kontakt oder eine Diode mit schwach dotiertem Emitter als Bypass-Diode gebildet ist. 6 shows a modification of the basis from 5 explained component, wherein in the device according to 6 compensation zones 232D-232K are present, referring to the body zone 230 connect and which are also formed layered. These p-doped layers forming the compensation zones 232D-232K run in contrast to the layers 232A-232C in 5 essentially perpendicular to the front 201 of the semiconductor body 200 , According to this embodiment 6 extends a section 214 the drift zone 212 between two compensation zones 232G . 232H through the body zone 230 to the source electrode 250 , between this source electrode 250 and this section 214 the drift zone a Schottky contact or a diode with weakly doped emitter is formed as a bypass diode.

Bei den anhand der 5 und 6 erläuterten Bauelementen ist eine Gate-Elektrode 240 oberhalb der Vorderseite 201 des Halbleiterkörpers im Bereich der Body- und Source-Zone 220, 230 angeordnet. Diese gegenüber dem Halbleiterkörper 200 isolierte Gate-Elektrode 240 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit in den 5 und 6 lediglich gestrichelt dargestellt.In the case of the 5 and 6 explained components is a gate electrode 240 above the front 201 of the semiconductor body in the area of the body and source zone 220 . 230 arranged. This opposite to the semiconductor body 200 isolated gate electrode 240 is in the interests of clarity in the 5 and 6 only shown by dashed lines.

7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiels eines lateralen MOSFET gemäß der vorliegenden Erfindung. Das in 7 dargestellte Bauelement unterscheidet sich von dem in 5 dargestellten im Wesentlichen dadurch, dass eine Gate-Elektrode mit mehreren säulenförmigen Abschnitten 240A-240C vorhanden ist, wobei sich diese säulenförmigen Abschnitte in der Body-Zone 230 in vertikaler Richtung in den Halbleiterkörper hinein erstrecken. In lateraler Richtung erstrecken sich diese Abschnitte, die durch Isolationsschichten 242A-242C gegenüber dem Halbleiterkörper 200 isoliert sind, von der Source-Zone 220 bis in die Driftzone 212. Die Driftzone 212 ist bei dem dargestellten Bauelement oberhalb eines kom plementär dotierten Halbleitersubstrat 213 angeordnet, wobei sich die Source-Zone 220 und die Body-Zone 230 in vertikaler Richtung ebenfalls bis an dieses Halbleitersubstrat 213 erstrecken. 7 shows another embodiment of a lateral MOSFET according to the present invention. This in 7 The component shown differs from that in 5 illustrated essentially in that a gate electrode having a plurality of columnar portions 240A-240C is present, with these columnar sections in the body zone 230 extend in the vertical direction into the semiconductor body. In the lateral direction, these sections extend through insulating layers 242A-242C opposite to the semiconductor body 200 are isolated from the source zone 220 into the drift zone 212 , The drift zone 212 is in the illustrated device above a com plementary doped semiconductor substrate 213 arranged, with the source zone 220 and the body zone 230 in the vertical direction also to this semiconductor substrate 213 extend.

In einem Abschnitt 270 erstreckt sich ein Abschnitt 214 der Driftzone 212 bis an die Source-Elektrode 250, wie dies in 7b, die einen Querschnitt entlang der in 7a eingezeichneten Schnittebene D-D zeigt, veranschaulicht ist. Vorzugsweise erstrecken sich ebenfalls die Kompensationszonen 232L-232S, die in dem Beispiel als parallel zu der Vorderseite 201 verlaufende Schichten ausgebildet sind, bis an die Source-Elektrode 250 und bilden somit eine Schutzstruktur für die sich bis an die Source-Elektrode 250 erstreckenden Abschnitte 214 der Driftzone. Diese Driftzonenabschnitte 214 sind durch Abschnitte 230A, 230B der Body-Zone von der Source-Zone 220 getrennt. Zwischen diesen Abschnitten 214 der Driftzone und der Source-Elektrode 250 ist in bereits erläuterter Weise entweder eine Schottky-Diode oder eine pn-Diode mit schwach dotiertem Emitter als Bypass-Diode gebildet.In a section 270 extends a section 214 the drift zone 212 to the source electrode 250 like this in 7b which has a cross section along the in 7a drawn sectional plane DD is illustrated. Preferably, the compensation zones also extend 232L-232S in the example as parallel to the front 201 extending layers are formed, up to the source electrode 250 and thus form a protective structure for itself down to the source electrode 250 extending sections 214 the drift zone. These drift zone sections 214 are through sections 230A . 230B the body zone of the source zone 220 separated. Between these sections 214 the drift zone and the source electrode 250 is formed in the manner already explained either a Schottky diode or a pn diode with a weakly doped emitter as a bypass diode.

8 zeigt eine Abwandlung des in 7 dargestellten Bauelementes, wobei sich das in 8 dargestellte Bauelement von dem in 7 dargestellten dadurch unterscheidet, dass ähnlich der säulenförmigen Gate-Elektrodenabschnitte 240A, 240B eine säulenförmige Elektrode 252 vorhanden ist, die sich in vertikaler Richtung in den Halbleiterkörper 200 hineinerstreckt. Diese Elektrode 252 ist in dem Ausführungsbeispiel auf gleicher Höhe wie die Gate-Elektrodenabschnitte 240A, 240B angeordnet. Die Elektrode 252 ist elektrisch leitend mit der Source-Elektrode 250 verbunden, wozu ein Verbindungskontakt 251 zwischen der Source-Elektrode 250 und der Elektrode 252 vorhanden ist. Es sei darauf hingewiesen, dass die Source-Elektrode 250, der Verbindungskontakt 251 und die Elektrode 252 selbstverständlich auch einstückig ausgebildet sein können. Die Elektrode 252 dient als "Verlängerung" der Source-Elektrode 250 in die Driftzone 230, wobei sich Ab schnitte 214 (siehe 8b) der Driftzone bis unmittelbar an diese Elektrode 252 erstrecken, die jeweils zwischen zwei Kompensationszonenschichten 232L-232S angeordnet sind. Zwischen diesen Driftzonenabschnitten 214 und der Elektrode 252 sind entweder Schottky-Kontakte oder Dioden mit schwach dotiertem Emitter gebildet, um Bypass-Dioden zu realisieren. Zur Realisierung von Dioden mit schwach dotiertem Emitter sind zwischen den Driftzonenabschnitten 214 und der Elektrode 252 in nicht näher dargestellter Weise schwach p-dotierte Halbleiterschichten angeordnet. 8th shows a modification of the in 7 illustrated component, wherein the in 8th shown component of the in 7 is different in that similar to the columnar gate electrode sections 240A . 240B a columnar electrode 252 is present, extending in the vertical direction in the semiconductor body 200 hineinerstreckt. This electrode 252 is in the embodiment at the same height as the gate electrode sections 240A . 240B arranged. The electrode 252 is electrically conductive with the source electrode 250 connected, including a connection contact 251 between the source electrode 250 and the electrode 252 is available. It should be noted that the source electrode 250 , the connection contact 251 and the electrode 252 Of course, also be formed in one piece. The electrode 252 serves as an "extension" of the source electrode 250 in the drift zone 230 , With sections from 214 (please refer 8b ) of the drift zone right up to this electrode 252 each extending between two compensation zone layers 232L-232S are arranged. Between these drift zone sections 214 and the electrode 252 either Schottky contacts or lightly doped emitter diodes are formed to realize bypass diodes. For the realization of diodes with weakly doped emitter are between the Driftzonenabschnitten 214 and the electrode 252 arranged in a manner not shown weakly p-doped semiconductor layers.

1010
Drain-ZoneDrain region
100100
HalbleiterkörperSemiconductor body
101101
Vorderseite des Halbleiterkörpersfront of the semiconductor body
102102
Rückseite des Halbleiterkörpersback of the semiconductor body
1212
Driftzonedrift region
2020
Source-ZoneSource zone
30, 30'30 30 '
Body-ZoneBody zone
32, 32'32 32 '
Kompensationszonecompensation zone
4040
Gate-ElektrodeGate electrode
4242
Isolationsschichtinsulation layer
5050
Anschlusselektrode, Source-ElektrodeTerminal electrode, Source electrode
6060
Zwischenschichtinterlayer
DD
Drain-AnschlussDrain
GG
Gate-AnschlussGate terminal
SS
Source-AnschlussSource terminal
200200
HalbleiterkörperSemiconductor body
201201
Vorderseite des Halbleiterkörpersfront of the semiconductor body
210210
Drain-ZoneDrain region
212212
Driftzonedrift region
214214
DriftzonenabschnittDrift zone section
220220
Source-ZoneSource zone
230230
Body-ZoneBody zone
232A-232S232A-232S
Kompensationszonencompensation zones
240240
Gate-ElektrodeGate electrode
240A-240C240A-240C
Gate-ElektrodeGate electrode
242242
Isolationsschichtinsulation layer
242A-242C242A-242C
Isolationsschichtinsulation layer
250250
Anschlusselektrode, Source-ElektrodeTerminal electrode, Source electrode
265265
Elektrodeelectrode

Claims (10)

MOS-Transistorbauelement, das folgende Merkmale aufweist: – eine in einem Halbleiterkörper (100; 200) ausgebildete Drain-Zone (10; 210) eines ersten Leitungstyps, und eine sich an die Drain-Zone (10; 210) anschließende, schwächer als diese dotierte Driftzone (12; 212) des ersten Leitungstyps, – wenigstens eine beabstandet zu der Drain-Zone (10; 210) angeordnete Source-Zone (20; 220) des ersten Leitungstyps und eine zwischen der Source-Zone (20; 220) und der Driftzone (12; 212) angeordnete Body-Zone (30; 230) eines zweiten Leitungstyps, wobei die wenigstens ein Source-Zone (10; 210) und die Body-Zone (30; 230) durch eine gemeinsame Anschlusselektrode (50; 250) kontaktiert sind, – eine isoliert gegenüber dem Halbleiterkörper (100; 210) angeordnete Gate-Elektrode (40; 240), – wenigstens eine sich an die Body-Zone (30; 230) anschließende und in die Driftzone (12; 212) erstreckende Kompensationszone (32; 232A-232S) des zweiten Leitungstyps, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Abschnitt der Driftzone (12; 212) benachbart zu der Body-Zone (30; 230) und wenigstens einer Kompensationszone (32; 232A-232S) oder durch die Body-Zone (30; 230) und wenigstens eine Kompensationszone (32; 232A-232S) bis an die Anschlusselektrode (50) erstreckt, wobei zwischen der Anschlusselektrode (50) und der Driftzone (12) ein Schottky-Kontakt ausgebildet ist.MOS transistor device, comprising: - one in a semiconductor body ( 100 ; 200 ) trained drain zone ( 10 ; 210 ) of a first conductivity type, and one to the drain zone ( 10 ; 210 ) subsequent, weaker than this doped drift zone ( 12 ; 212 ) of the first conductivity type, - at least one distance from the drain zone ( 10 ; 210 ) arranged source zone ( 20 ; 220 ) of the first conductivity type and one between the source zone ( 20 ; 220 ) and the drift zone ( 12 ; 212 ) arranged body zone ( 30 ; 230 ) of a second conductivity type, wherein the at least one source zone ( 10 ; 210 ) and the body zone ( 30 ; 230 ) by a common connection electrode ( 50 ; 250 ), - one isolated from the semiconductor body ( 100 ; 210 ) arranged gate electrode ( 40 ; 240 ), - at least one to the body zone ( 30 ; 230 ) and into the drift zone ( 12 ; 212 ) extending compensation zone ( 32 ; 232A-232S ) of the second conductivity type, characterized in that a portion of the drift zone ( 12 ; 212 ) adjacent to the body zone ( 30 ; 230 ) and at least one compensation zone ( 32 ; 232A-232S ) or through the body zone ( 30 ; 230 ) and at least one compensation zone ( 32 ; 232A-232S ) to the connection electrode ( 50 ), wherein between the connection electrode ( 50 ) and the drift zone ( 12 ) a Schottky contact is formed. MOS-Transistorbauelement, das folgende Merkmale aufweist: – eine in einem Halbleiterkörper (100; 200) ausgebildete Drain-Zone (10; 210) eines ersten Leitungstyps, und eine sich an die Drain-Zone (10; 210) anschließende, schwächer als diese dotierte Driftzone (12; 212) des ersten Leitungstyps, – wenigstens eine beabstandet zu der Drain-Zone (10; 210) angeordnete Source-Zone (20; 220) des ersten Leitungstyps und eine zwischen der Source-Zone (20; 220) und der Driftzone (12; 212) angeordnete Body-Zone (30; 230) eines zweiten Leitungstyps, wobei die wenigstens ein Source-Zone (10; 210) und die Body-Zone (30; 230) durch eine gemeinsame Anschlusselektrode (50; 250) kontaktiert sind, – eine isoliert gegenüber dem Halbleiterkörper (100; 210) angeordnete Gate-Elektrode (40; 240), – wenigstens eine sich an die Body-Zone (30; 230) anschließende und in die Driftzone (12; 212) erstreckende Kompensationszone (32; 232A-232S) des zweiten Leitungstyps, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Abschnitt der Driftzone (12; 212) benachbart zu der Body-Zone (30; 230) und wenigstens einer Kompensationszone (32; 232A-232S) oder durch die Body-Zone (30; 230) und wenigstens eine Kompensationszone (32; 232A-232S) bis an die Anschlusselektrode (50) erstreckt, wobei zwischen der Anschlusselektrode (50; 250) und der Driftzone (12; 212) eine im Vergleich zur Body-Zone (30; 230) schwächer dotierte Halbleiterschicht (60) des zweiten Leitungstyps ausgebildet ist.MOS transistor device, comprising: - one in a semiconductor body ( 100 ; 200 ) trained drain zone ( 10 ; 210 ) of a first conductivity type, and one to the drain zone ( 10 ; 210 ) subsequent, weaker than this doped drift zone ( 12 ; 212 ) of the first conductivity type, - at least one distance from the drain zone ( 10 ; 210 ) arranged source zone ( 20 ; 220 ) of the first conductivity type and one between the source zone ( 20 ; 220 ) and the drift zone ( 12 ; 212 ) arranged body zone ( 30 ; 230 ) of a second conductivity type, wherein the at least one source zone ( 10 ; 210 ) and the body zone ( 30 ; 230 ) by a common connection electrode ( 50 ; 250 ), - one isolated from the semiconductor body ( 100 ; 210 ) arranged gate electrode ( 40 ; 240 ), - at least one to the body zone ( 30 ; 230 ) and into the drift zone ( 12 ; 212 ) extending compensation zone ( 32 ; 232A-232S ) of the second conductivity type, characterized in that a portion of the drift zone ( 12 ; 212 ) adjacent to the body zone ( 30 ; 230 ) and at least one compensation zone ( 32 ; 232A-232S ) or through the body zone ( 30 ; 230 ) and at least one compensation zone ( 32 ; 232A-232S ) to the connection electrode ( 50 ), wherein between the connection electrode ( 50 ; 250 ) and the drift zone ( 12 ; 212 ) one compared to the body zone ( 30 ; 230 ) weakly doped semiconductor layer ( 60 ) of the second conductivity type is formed. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Dotierung der Body-Zone (30; 230) und der wenigstens einen Kompensationszone (32; 232A-232S) so auf die Dotierung der Source-Zone (20; 220) und der Driftzone (12; 212) abgestimmt sind, dass sich diese Zonen bei anliegender Sperrspannung vollständig von Ladungsträgern ausräumen können.Component according to Claim 1 or 2, in which the doping of the body zone ( 30 ; 230 ) and the at least one compensation zone ( 32 ; 232A-232S ) so on the doping of the source zone ( 20 ; 220 ) and the drift zone ( 12 ; 212 ) are tuned that these zones can completely clear out of charge carriers with applied blocking voltage. Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Drain-Zone (10) in vertikaler Richtung des Halbleiterkörpers beabstandet zu der Source-Zone (20) und der Body-Zone (30) ausgebildet ist.Semiconductor component according to one of the preceding claims, in which the drain zone ( 10 ) in the vertical direction of the semiconductor body spaced from the source zone ( 20 ) and the body zone ( 30 ) is trained. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Drain-Zone (210) in lateraler Richtung des Halbleiterkörpers beabstandet zu der Source-Zone (220) und der wenigstens einen Body-Zone (230) an einer Vorderseite (210) des Halbleiterkörpers angeordnet ist.Semiconductor component according to one of Claims 1 to 3, in which the drain zone ( 210 ) in the lateral direction of the semiconductor body at a distance from the source zone ( 220 ) and the at least one body zone ( 230 ) on a front side ( 210 ) of the semiconductor body is arranged. Halbleiterbauelement nach Anspruch 5, bei dem mehrere schichtartig ausgebildete Kompensationszonen (232A-232C; 232L-232S) beabstandet zueinander und wenigstens annäherungsweise parallel zu der Vorderseite (201) des Halbleiterkörpers (200) verlaufen.Semiconductor component according to Claim 5, in which a plurality of layered compensation zones ( 232A-232C ; 232L-232S ) spaced from each other and at least approximately parallel to the front ( 201 ) of the semiconductor body ( 200 ). Halbleiterbauelement nach Anspruch 5, bei dem mehrere schichtartig ausgebildete Kompensationszonen (232D-232K) beabstandet zueinander und wenigstens annäherungsweise senkrecht zu der Vorderseite (201) des Halbleiterkörpers (200) verlaufen.Semiconductor component according to Claim 5, in which a plurality of layered compensation zones ( 232D-232K ) spaced from each other and at least approximately perpendicular to the front ( 201 ) of the semiconductor body ( 200 ). Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Dotierungskonzentration der wenigstens einen Kompensationszone (32; 232A-232S) in Richtung der Anschlusselektrode (50; 250) zunimmt.Semiconductor component according to one of the preceding claims, in which the doping concentration of the at least one compensation zone ( 32 ; 232A-232S ) in the direction of the connection electrode ( 50 ; 250 ) increases. Vertikales Halbleiterbauelement mit einem in einem Halbleiterkörper integriertem Zellenfeld, das eine Anzahl parallel geschalteter Transistorzellen mit je einer Source-Zone (20), einer Body-Zone und einer Kompensationszone (32) aufweist und das wenigstens eine Driftzone (12) und eine Drain-Zone (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Transistorzellen entsprechend einem Bauelement gemäß der Ansprüche 1 bis 4 ausgebildet ist.Vertical semiconductor device with an in a semiconductor field integrated cell array, a number of parallel-connected transistor cells each having a source zone ( 20 ), a body zone and a compensation zone ( 32 ) and the at least one drift zone ( 12 ) and a drain zone ( 10 ), characterized in that at least one of the transistor cells is formed according to a component according to claims 1 to 4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 9, bei dem das Zellenfeld Randzellen aufweist, die in horizontaler Richtung des Halbleiterkörpers am Rand des Zellenfeldes angeordnet sind, wobei wenigstens eine der Randzellen entsprechend einem Bauelement gemäß Anspruch 1 ausgebildet ist.A semiconductor device according to claim 9, wherein the Cell array has edge cells in the horizontal direction of the Semiconductor body are arranged at the edge of the cell array, wherein at least one the edge cells is designed according to a component according to claim 1.
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